一種堿性離子液體催化合成4H-苯并[b]吡喃衍生物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種堿性離子液體催化合成4H-苯并 [b]吡喃衍生物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 4H-苯并[b]吡喃衍生物是一類非常重要的天然化合物，它有著非常重要的生物 活性和廣泛的藥用價(jià)值，比如具有利尿、解痙作用，可作為抗凝血?jiǎng)┦褂?，并且?duì)癌癥也有 一定的治療效果。另外，它們也可以用作認(rèn)知增強(qiáng)劑，治療神經(jīng)退化性疾病，包括老年癡呆 癥、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥、亨廷頓氏病、帕金森病等。目前，此類化合物的合成主要是通 過醛、活潑亞甲基化合物與1，3_環(huán)己二酮化合物三組分"一鍋煮"的反應(yīng)合成。但該方法 通常在可揮發(fā)性有機(jī)溶劑下采用強(qiáng)堿、強(qiáng)酸作催化劑且需要較高的反應(yīng)溫度才能進(jìn)行，具 有反應(yīng)條件苛刻、反應(yīng)時(shí)間長、收率低等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)一種綠色、高效、方便快捷地合成 4H-苯并[b]吡喃衍生物的方法成為許多有機(jī)合成工作者普遍關(guān)注的問題。
[0003] 堿性功能化離子液體，特別是對(duì)水和空氣比較穩(wěn)定的布朗斯特堿性離子液體，由 于其具有種類多、活性位密度高、強(qiáng)度分布均勻、活性位不易流失等特點(diǎn)而被應(yīng)用到芳香 醛、活潑亞甲基化合物與1，3_環(huán)己二酮化合物三組分"一鍋煮"反應(yīng)合成4H-苯并[b]吡喃 衍生物的過程中。比如鞏凱等利用含有咪唑基結(jié)構(gòu)的堿性離子液體[Bmim]0H作為催化劑， 在室溫且催化劑用量為芳香醛摩爾量的5 %時(shí)可以有效地催化芳香醛、丙二腈和1，3-環(huán)己 二酮化合物反應(yīng)合成4H-苯并[b]吡喃衍生物。離子液體催化劑除水后可以重復(fù)使用至少 5次，其催化活性未有明顯減低（功能化離子液體的研究及其在催化反應(yīng)中的應(yīng)用[D]，鞏 凱，南京理工大學(xué)，2009年，第60~69頁）。由于上述離子液體催化劑結(jié)構(gòu)中含有咪唑環(huán)狀 結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其可生物降解性差，不易通過目前使用最廣泛的生物處理工藝或生物自凈作用進(jìn) 行降解。為了解決上述存在的問題，應(yīng)安國等采用以三乙烯二胺結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的堿性離子液 體作為催化劑，在水相中可以有效地催化芳香醛、丙二腈和雙甲酮三組分反應(yīng)合成4H-苯 并[b]吡喃衍生物（一種四氫苯并吡喃及其衍生物的水相合成[J]，化學(xué)研究，2014, 25(3): 247~253)。但該方法中所需要的催化劑制備過程比較復(fù)雜，需要采用"兩步"合成法。另 外，催化劑循環(huán)使用前的處理過程也比較繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中利用堿性離子液體催化合成4H-苯并[b]吡喃 衍生物過程中存在的離子液體不易生物降解、制備過程復(fù)雜、價(jià)格較高、循環(huán)使用前處理繁 瑣等缺點(diǎn)，而提供一種易生物降解、制備過程簡便、廉價(jià)、循環(huán)使用過程簡單的堿性離子液 體作綠色催化劑，乙醇水溶液作溶劑條件下催化合成4H-苯并[b]吡喃衍生物的方法。
[0005] 本發(fā)明所使用的堿性離子液體催化劑的結(jié)構(gòu)式為：
[0006]
[0007] 本發(fā)明所提供的一種堿性離子液體催化合成4H-苯并[b]吡喃衍生物的方法，其 化學(xué)反應(yīng)式為：
[0009] 其中：反應(yīng)中芳香醛（I)、丙二腈（II)和1，3_環(huán)己二酮化合物（III)的摩爾比為 1 :1 :1，堿性離子液體催化劑的摩爾量是所用芳香醛的4~7%，以毫升計(jì)的反應(yīng)溶劑90% 乙醇水溶液的體積量為以毫摩爾計(jì)的芳香醛摩爾量的4~6倍，反應(yīng)壓力為一個(gè)大氣壓，回 流反應(yīng)5~30min，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾 渣真空干燥后得到純4H-苯并[b]吡喃衍生物（IV)。濾液無需任何處理直接用于下一次反 應(yīng)，可以重復(fù)使用至少6次，其產(chǎn)物產(chǎn)率未有明顯降低。
[0010] 本發(fā)明所用的芳香醛為苯甲醛、鄰氯苯甲醛、對(duì)氯苯甲醛、對(duì)甲基苯甲醛、鄰硝基 苯甲醛、對(duì)硝基苯甲醛、間硝基苯甲醛、對(duì)甲氧基苯甲醛、對(duì)溴苯甲醛中的任一種。
[0011] 本發(fā)明所用的1，3-環(huán)己二酮化合物為1，3-環(huán)己二酮和5, 5-二甲基-1，3-環(huán)己 二酮中的任一種。
[0012] 本發(fā)明所使用的堿性離子液體催化劑的制備方法，見相關(guān)文獻(xiàn)（Biodiesel production by transesterification catalyzed by an efficient choline ionic liquid catalyst，Applied Energy，2013,108 :333-339)〇
[0013] 本發(fā)明與其它堿性離子液體催化劑的合成方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 1、產(chǎn)物4H-苯并[b]吡喃衍生物的產(chǎn)率和純度均較高；
[0015] 2、催化劑的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以生物降解，對(duì)環(huán)境友好；
[0016] 3、原料利用率高，原子經(jīng)濟(jì)性較好；
[0017] 4、制備催化劑的原料廉價(jià)易得；
[0018] 5、整個(gè)制備過程簡單、方便和經(jīng)濟(jì)，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明堿性離子液體催化劑在催化合成2-氨基-3-氰基-4-苯基-5-氧 代-5,6,7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物產(chǎn)率變化圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明堿性離子液體催化劑在催化合成2-氨基-3-氰基-4-(4-氯苯 基）-5_氧代_5,6,7,8_四氫-4H-苯并[b]吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物產(chǎn)率變化圖。
[0021 ] 圖3為本發(fā)明堿性離子液體催化劑在催化合成2-氨基-3-氰基-4-苯基-7, 7-二 甲基-5-氧代-5,6,7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物產(chǎn)率變化圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明堿性離子液體催化劑在催化合成2-氨基-3-氰基-4-(4-氯苯 基）-7, 7-二甲基-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物產(chǎn) 率變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特點(diǎn)和顯著效果可以從下述的實(shí)施例中得以體現(xiàn)，但它們并不對(duì)本 發(fā)明作任何限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，其中實(shí)施例中 反應(yīng)產(chǎn)物的測(cè)試表征使用的是德國Bruker公司、型號(hào)為AVANCE-II 400MHz的核磁共振儀； 反應(yīng)產(chǎn)物的熔點(diǎn)采用毛細(xì)管法測(cè)定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 將3mmol苯甲酸、3mmol丙二臆、3mmol 1，3_環(huán)己二酬和0· 15mmol喊性離子液體 分別加入到盛有12ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :9)的帶有攪拌子和冷凝管 的50ml單口瓶中?；亓鞣磻?yīng)13min，TLC(薄板層析）檢測(cè)，原料點(diǎn)消失，反應(yīng)結(jié)束冷卻至 室溫后有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣真空干燥后得到純2-氨基-3-氰 基-4-苯基-5-氧代-5,6,7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃，產(chǎn)率為91%。濾液中加入苯甲 醛、丙二腈和1，3_環(huán)己二酮后進(jìn)行重復(fù)使用。
[0026] 2-氨基-3-氰基-4-苯基-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃：m.p· 218~ 220 °C 5? NMR (400MHz，DMSO-(I6) : δ = L 80 ~1. 96 (m，2H，CH2)，2. 17 ~2. 31 (m，2H，CH2)， 2· 54 ~2. 62(m，2H，CH2)，4· 15(s，1H，CH)，6· 95(s，2H，NH2)，7· 07 ~7. 20(m，3H，ArH)，7· 23 ~ 7· 31(t，2H，CH2)
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 將3mmol對(duì)氣苯甲酸、3mmol丙二臆、3mmol 1，3-環(huán)己二酬和0· 1 2mmo1喊性離子 液體分別加入到盛有18ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :9)的帶有攪拌子和冷 凝管的50ml單口瓶中?；亓鞣磻?yīng)9min，TLC (薄板層析）檢測(cè)，原料點(diǎn)消失，反應(yīng)結(jié)束冷卻至 室溫后有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣真空干燥后得到純2-氨基-3-氰 基-4-(4-氯苯基）-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃，產(chǎn)率為92 %。濾液中加入 對(duì)氯苯甲醛、丙二腈和1，3_環(huán)己二酮后進(jìn)行重復(fù)使用。
[0029] 2-氨基-3-氰基-4-(4-氯苯基）-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃： 2H，CH2)，2.58 ~2.61(m，2H，CH2)，4. 17(s，lH，CH)，7.04(s，2H，ΝΗ2)，7· 17(d，2H，ArH)， 7. 32 (d，2H，ArH)
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 將3mmol間硝基苯甲酸、3mmol丙二臆、3mmol 1，3-環(huán)己二酬和0· 1 2mmo1喊性離 子液體分別加入到盛有15ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :9)的帶有攪拌子 和冷凝管的50ml單口瓶中?；亓鞣磻?yīng)llmin，TLC(薄板層析）檢測(cè)，原料點(diǎn)消失，反應(yīng)結(jié) 束冷卻至室溫后有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣真空干燥后得到純2-氨 基-3-氰基-4-(3-硝基苯基）-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃，產(chǎn)率為91 %。 濾液中加入間硝基苯甲醛、丙二腈和1，3_環(huán)己二酮后進(jìn)行重復(fù)使用。
[0032] 2-氨基-3-氰基-4-(3-硝基苯基）-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃： m. P. 200 ~2021:;? NMR (400MHz，DMS0-d6): δ = 1.87 ~1.97 (m，2H，CH2)，2. 21 ~2.32 (m， 2H，CH2)，2· 61 ~2· 67 (m，2H，CH2)，4· 39 (s，1H，CH)，7· 18 (s，2H，NH2)，7· 58 ~L 66 (m，2H， ArH)，7· 96 (s，1H，ArH)，8· 07 (d，1H，ArH)
[0033] 實(shí)施例4
[0034] 將3mmol對(duì)甲基苯甲酸、3mmol丙二臆、3mmol 1，3_環(huán)己二酬和0· 18mmol喊性離 子液體分別加入到盛有12ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :9)的帶有攪拌子 和冷凝管的50ml單口瓶中?；亓鞣磻?yīng)16min，TLC(薄板層析）檢測(cè)，原料點(diǎn)消失，反應(yīng)結(jié) 束冷卻至室溫后有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣真空干燥后得到純2-氨 基-3-氰基-4-(4-甲基苯基）-5-氧代-5,6, 7,8-四氫-4H-苯并[b]吡喃，產(chǎn)率為89 %。